JP2000317656A - Laser marking method on metal surface - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子燃料棒
被覆管の如き金属体の表面に識別可能なマークをレーザ
により付けるレーザマーキング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking method for marking a surface of a metal body such as a nuclear fuel rod cladding tube with a laser.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、原子燃料棒は、外径１２ｍｍ、
肉厚約１ｍｍ、長さ約４ｍのジルカロイ合金製薄肉管
（被覆管）に二酸化ウランペレットを装填し端栓で両端
を密封溶接して作られており、この原子燃料棒を規定本
数、等間隔で結束することで最終製品である原子燃料体
が作られている。2. Description of the Related Art Generally, a nuclear fuel rod has an outer diameter of 12 mm,
A uranium dioxide pellet is loaded into a thin-walled tube (cladding tube) made of Zircaloy alloy of about 1 mm in thickness and about 4 m in length, and both ends are sealed and welded with end plugs. The final product is a nuclear fuel assembly.
【０００３】ところで、原子燃料棒の個別管理は構成物
質である端栓部に刻印されている原子燃料棒番号により
可能であるが、原子燃料棒番号で管理する場合には同様
の構成物質である被覆管の端栓溶接以前の管理が不可能
である。そこで、被覆管に識別可能なマークを付して個
別管理することが行われている。Incidentally, individual management of the nuclear fuel rods is possible by the nuclear fuel rod number stamped on the end plug which is a constituent material, but when the nuclear fuel rod number is managed, the same constituent material is used. It is not possible to control cladding before end plug welding. Therefore, individual management is performed by attaching an identifiable mark to the cladding tube.
【０００４】図６は、被覆管１の表面へのレーザマーキ
ングの具体的方法を示す図であって、レーザ発振器２か
ら放射されるレーザ３を被覆管１の表面に照射すること
によって、レーザマーキングが行われる。このレーザマ
ーキングは上記レーザ発振器２から放射されるレーザ３
のレーザ出力とレーザの発振周波数を設定するＱスイッ
チ周波数とレーザのスキャン速度を設定するマーキング
速度のパラメータを組み合わせることにより行なわれ
る。FIG. 6 is a view showing a specific method of laser marking on the surface of the cladding tube 1. The laser marking is performed by irradiating the surface of the cladding tube 1 with a laser 3 radiated from a laser oscillator 2. Is performed. This laser marking is performed by the laser 3 emitted from the laser oscillator 2.
This is performed by combining parameters of a laser output, a Q switch frequency for setting a laser oscillation frequency, and a marking speed for setting a laser scanning speed.
【０００５】図７は、従来のレーザマーキング方法によ
りマーキングされたバーコードの具体例を示し、レーザ
マーク部４はレーザ発振器２から放射されたレーザ３の
照射部を、図８に示すように、被覆管１の表面上にレー
ザスキャン跡を重ね合わせながらバーコードのバー部が
加工される。FIG. 7 shows a specific example of a bar code marked by a conventional laser marking method. A laser mark section 4 is an irradiation section of a laser 3 radiated from a laser oscillator 2 as shown in FIG. The bar portion of the barcode is processed while superimposing the laser scan mark on the surface of the cladding tube 1.
【０００６】バーコードはバー部とスペース部の光の反
射率を変えることによりキャラクタ認識させており、そ
の方法はバー部又はスペース部のどちらか一方を着色さ
せることにより光を吸収する部分を作り、それ以外の部
分から反射される光量を認識するものである。金属材質
の場合は素材自体がほぼ鏡面反射するので、マーキング
部分を着色することによりバーコード認識させる。A bar code recognizes a character by changing the reflectance of light between a bar portion and a space portion. The method is to create a portion that absorbs light by coloring either the bar portion or the space portion. , The amount of light reflected from other parts. In the case of a metal material, since the material itself is almost specularly reflected, the bar code is recognized by coloring the marking portion.
【０００７】図９は、従来方法でマーキングされた原子
燃料棒被覆管表面部での光の反射状態を示す図であり、
被覆管１に光５，６が照射されると、レーザマーク部４
以外ではその光はほぼ全反射する。一方、レーザマーク
部４上に照射された光６はレーザマーク部４に着色され
た色により吸収されるため被覆管１のレーザマーク部４
以外の部分と光の反射率に差が発生し、この光の反射率
の差によってレーザマーク部４による表示を認識するこ
とができる。FIG. 9 is a view showing a state of reflection of light on the surface of a cladding tube of a nuclear fuel rod marked by a conventional method.
When the light 5 and 6 are applied to the cladding tube 1, the laser mark 4
Other than that, the light is almost totally reflected. On the other hand, the light 6 irradiated on the laser mark portion 4 is absorbed by the color of the laser mark portion 4 so that the laser mark portion 4
A difference occurs in the light reflectance from the other part, and the display by the laser mark unit 4 can be recognized based on the difference in the light reflectance.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、原子燃料棒
を原子炉に装荷して燃焼させると、被覆管表面は酸化さ
れ黒色酸化被膜に覆われるため、上記被覆管表面にレー
ザマーキングされたバーコード等のマークを識別するこ
とが困難となることがある等の問題がある。そこで、黒
色酸化被膜上からでも識別可能な程度の深さをもつマー
キングを行なうと、被覆管の被覆能力が低下する恐れが
ある。このように、レーザマーキングする際に発生する
マーキング深さ、レーザの熱による酸化や金属結晶粒の
変化等で被覆管表面に不均一な部分があると、被覆管の
被覆能力を低下させる等の問題がある。However, when a nuclear fuel rod is loaded into a nuclear reactor and burned, the cladding surface is oxidized and covered with a black oxide film. There is a problem that it may be difficult to identify marks such as. Therefore, if a marking having a depth that can be distinguished even from the black oxide film is made, the coating capability of the cladding tube may be reduced. In this way, if there is a non-uniform part on the cladding surface due to the marking depth that occurs when performing laser marking, oxidation by laser heat or changes in metal crystal grains, etc., the coating capability of the cladding tube will be reduced. There's a problem.
【０００９】本発明は、このような点に鑑み、被覆管等
の金属の強度等の低下を招くことがなく、その金属表面
に個別管理用のマークを高速レーザマーキングで行ない
得るレーザマーキング方法を得ることを目的とする。In view of the above, the present invention provides a laser marking method capable of performing individual management marks on a metal surface by high-speed laser marking without lowering the strength of a metal such as a cladding tube. The purpose is to gain.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、金属の表面にレーザによってマーキングするレーザ
マーキング方法において、金属表面のマーク部或はその
マーク部以外のスペース部分をレーザの熱により微細な
凹凸を溶かして平坦にし、上記マーク部とスペース部分
との反射率を互いに異なるようにし、その反射率の差に
よってマークを識別し得るようにしたことを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, in a laser marking method for marking a metal surface with a laser, a mark portion on a metal surface or a space portion other than the mark portion is finely divided by heat of a laser. It is characterized in that the irregularities are melted and flattened, the mark portions and the space portions have different reflectivities, and the difference in the reflectivities allows the marks to be identified.
【００１１】また、請求項２にかかる発明は、請求項１
記載の発明において、マーキングを施こす金属の表面
が、原子燃料棒を構成する被覆管の表面であることを特
徴とする。[0011] The invention according to claim 2 is based on claim 1.
In the above described invention, the surface of the metal to be marked is the surface of the cladding tube constituting the nuclear fuel rod.
【００１２】さらに、請求項３にかかる発明は、請求項
１記載の発明において、微細な凹凸を溶かして平坦にす
る部分は、互いに近接した部分を部分的にレーザ照射す
ることにより形成することを特徴とする。Further, according to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the portions that are flattened by melting the fine unevenness are formed by partially irradiating portions that are close to each other with a laser. Features.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１４】図１は、本発明のレーザマーキング方法に
よりマーキングしたバーコードの具体例を示す図であ
り、バーコードのバー部１０にあたる領域をレーザ発振
器から放射されたレーザをスキャンさせて部分的に加工
する。FIG. 1 is a view showing a specific example of a bar code marked by the laser marking method of the present invention. An area corresponding to a bar portion 10 of the bar code is partially scanned by a laser beam emitted from a laser oscillator. Process.
【００１５】すなわち、本発明においては、不活性ガス
雰囲気中でレーザ出力を低く絞り、図２に示すように、
レーザ照射部１１を互いに重ね合わせることなくバー部
１０において互いに近接した部分を部分的に照射し、当
該レーザが照射された部分の表面に存在する微細な凹凸
だけを溶かして平坦にすることにより、バー部１０のマ
ーキングを行なう。That is, in the present invention, the laser output is reduced to a low value in an inert gas atmosphere, and as shown in FIG.
By irradiating the laser irradiating part 11 partially on the part adjacent to each other in the bar part 10 without overlapping each other, and melting and flattening only minute irregularities existing on the surface of the part irradiated with the laser, The bar 10 is marked.
【００１６】ところで、被覆管はその製造最終工程で表
面を研磨仕上げするため鏡面状になり光を鏡面に近い状
態で反射するが、被覆管表面をミクロ的に観察すると、
図３に示すように、光の散乱要因となる微細な凹凸が存
在する。一方、前述のようにレーザ出力を低く絞り上記
微細な凹凸を溶かして平坦化すると、その表面はミクロ
的に図４に示すようになる。By the way, the cladding tube is mirror-finished in order to finish the surface in the final production step, and reflects light in a state close to the mirror surface.
As shown in FIG. 3, there are minute irregularities that cause light scattering. On the other hand, as described above, when the laser output is reduced and the fine irregularities are melted and flattened, the surface thereof becomes microscopically as shown in FIG.
【００１７】しかして、上記レーザ加工した部分は、微
細な凹凸がない分、光の散乱要因が少なくなり被覆管表
面上では光の反射率が高くなり、レーザマーク部以外の
被覆管表面の反射率との間に差が発生する。However, in the laser-processed portion, since there are no fine irregularities, light scattering factors are reduced and the light reflectance on the cladding surface is increased, and the reflection on the cladding surface other than the laser mark portion is reduced. A difference occurs with the rate.
【００１８】図５は上記レーザマーキング方法でマーキ
ングした被覆管表面部での光の反射状態を示す図であ
り、バー部１０に入射された光Ｌ1 の反射率が、その他
の部分に入射された光Ｌ2 の反射率より大きくなる。し
たがって、この反射率は差によってレーザマーク部すな
わちバー部１０を確実に読み取りマークを識別すること
ができる。FIG. 5 is a diagram showing a reflection state of light on the surface of the cladding tube marked by the laser marking method. The reflectance of the light L 1 incident on the bar portion 10 is incident on other portions. greater than the reflectance of the light L 2 was. Therefore, the laser mark portion, that is, the bar portion 10 can be reliably read and the mark can be identified by the difference in the reflectance.
【００１９】しかもこの場合、被覆管の表面に存在する
微細な凹凸だけを溶かして平坦にするもので、レーザの
熱により酸化部分を作って色別けさせるものでないの
で、レーザの熱により被覆管の被覆能力を低下させるよ
うなことがない。また、バーコードのバー部全面をレー
ザスキャンする必要がないため、高速マーキングを行な
うこともできる。Moreover, in this case, only the fine irregularities existing on the surface of the cladding tube are melted to make the surface flat, and the oxidized portion is not formed by the heat of the laser to separate the colors. There is no decrease in coating ability. Further, since it is not necessary to scan the entire surface of the bar portion of the bar code with laser, high-speed marking can be performed.
【００２０】なお、上記実施の形態においては、原子燃
料棒の被覆管表面へのマーキングについて説明したが、
他の金属部へのレーザマーキングに適用することもでき
る。また、上記実施の形態においては、マーク部にレー
ザを照射するものを示したが、そのマーク部以外の部分
にレーザを照射するようにしてもよい。In the above embodiment, the marking on the cladding tube surface of the nuclear fuel rod has been described.
It can also be applied to laser marking on other metal parts. Further, in the above-described embodiment, the laser beam is radiated to the mark portion. However, the laser beam may be radiated to a portion other than the mark portion.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は被覆管の
如き金属の表面のマーク部或はそのマーク部以外の部分
をレーザの熱により微細な凹凸を溶かして平坦にし、上
記マーク部とそのマーク部以外の部分との反射率を互い
に異なるようにし、その反射率の差によってマークを識
別し得るようにしたので、その金属表面に高いエネルギ
のレーザを照射する必要がなく、当該マーク部の強度の
劣化を生ずることなくマーキングを行なうことができ
る。しかも互いに近接した部分を部分的にレーザ照射す
ることもできるため、高速マーキングも可能である等の
効果を奏する。As described above, according to the present invention, a mark portion on a metal surface such as a cladding tube or a portion other than the mark portion is flattened by melting fine irregularities by the heat of a laser, and the mark portion is formed. Since the reflectances of the portions other than the mark portion are different from each other and the mark can be identified by the difference in the reflectance, it is not necessary to irradiate a high-energy laser to the metal surface. Marking can be performed without deterioration of the strength of the mark. In addition, laser irradiation can be partially performed on the portions that are close to each other, so that high-speed marking can be performed.
【図１】本発明のレーザマーキング方法によりマーキン
グしたバーコードの例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a barcode marked by the laser marking method of the present invention.
【図２】図１に示すバーコードのバー部のレーザ照射部
の一例を示す図。FIG. 2 is a view showing an example of a laser irradiation section of a bar portion of the bar code shown in FIG.
【図３】被覆管の表面粗さの測定結果の具体例を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a measurement result of the surface roughness of the cladding tube.
【図４】本発明の方法によりレーザマーキングした被覆
管の表面粗さの測定結果の具体例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a measurement result of the surface roughness of a cladding tube laser-marked by the method of the present invention.
【図５】本発明の方法でレーザマーキングされたバーコ
ードの光の反射状態を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a light reflection state of a barcode laser-marked by the method of the present invention.
【図６】被覆管表面へのレーザマーキングの具体的方法
を示す図。FIG. 6 is a view showing a specific method of laser marking on the surface of the cladding tube.
【図７】従来のレーザマーキング方法によりマーキング
されたバーコードの具体例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a specific example of a barcode marked by a conventional laser marking method.
【図８】図７に示すマーキング部のレーザスキャン跡を
示す図。FIG. 8 is a view showing a laser scan trace of a marking unit shown in FIG. 7;
【図９】従来方法でマーキングされた被覆管表面部での
光の反射状態を示す図。FIG. 9 is a view showing a reflection state of light on a cladding surface marked by a conventional method.
１ 原子燃料棒被覆管 ２ レーザ発振器 ３ レーザ ４ レーザマーク部 １０ バーコードのバー部 １１ レーザ照射部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nuclear fuel rod cladding tube 2 Laser oscillator 3 Laser 4 Laser mark part 10 Bar code bar part 11 Laser irradiation part
Claims (3)
るレーザマーキング方法において、金属表面のマーク部
或はそのマーク部以外の部分をレーザの熱により微細な
凹凸を溶かして平坦にし、上記マーク部とそのマーク部
以外の部分との反射率を互いに異なるようにし、その反
射率の差によってマークを識別し得るようにしたことを
特徴とする、レーザマーキング方法。In a laser marking method for marking a metal surface with a laser, a mark portion on the metal surface or a portion other than the mark portion is flattened by melting fine irregularities by laser heat, and the mark portion and the mark portion are formed. A laser marking method, wherein the marks other than the mark portion have different reflectivities, and the mark can be identified based on the difference in the reflectivity.
料棒を構成する被覆管の表面であることを特徴とする、
請求項１記載のレーザマーキング方法。2. The surface of a metal to be marked is a surface of a cladding tube constituting a nuclear fuel rod.
The laser marking method according to claim 1.
互いに近接した部分を部分的にレーザ照射することによ
り形成することを特徴とする、請求項１記載のレーザマ
ーキング方法。3. The part which flattens by melting fine irregularities,
2. The laser marking method according to claim 1, wherein the laser marking method is performed by partially irradiating portions that are close to each other with a laser.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007057357A (en) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Toshiba Corp | Inspection maintenance method of reactor inside |
| WO2013065379A1 (en) | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 新日鐵住金株式会社 | Steel tube production control method |
| WO2023191051A1 (en) * | 2022-04-01 | 2023-10-05 | 大塚テクノ株式会社 | Resin product with information code |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11129937A patent/JP2000317656A/en active Pending
Cited By (4)
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